1、有色冶金的“无碳”之路“氧气底吹熔炼多金属捕集技术”在方圆公司再传捷报本报记者 陈振凯“还提低碳技术，落伍了！”现在，在有色冶金领域，我国连“无碳”技术都出现了，而且还是完全的自主知识产权！啥是“低碳”，啥是“无碳”？“无碳”又是在哪，如何实现的？“碳”，指温室气体二氧化碳（CO）。“低碳”，指减排、少排二氧化碳。时下，尤其哥本哈根会议之后，“低碳”已成热词。甚至，部分发达国家还拟征“碳关税”对生产过程排放二氧化碳较多的进口产品，课以重税。这对发展中国家极为不利，并迫使它们革新技术，减排、少排二氧化碳。无论如何，低碳是时代要求，大势所趋。能减排则减排，能不排最好。（）“无碳”是如何实现的“无碳
2、”，则是完全不排二氧化碳。这可能吗，尤其还是在需要大量使用煤炭，技术水平普遍低于世界发达国家的中国有色冶金行业？日前，黄河三角洲滨海城市东营，一家民营企业主业炼铜，顺带炼金、炼银的山东方圆有色金属集团公司传来消息：该公司通过技术革新，使炼铜配煤率已经降到了零，从而实现了无碳排放。这在中国的有色企业里是首家。所谓“配煤率”，是指炼铜时，矿粉里掺上一定比例的煤炭（或其他燃料），以利于矿粉充分燃烧、融化、出铜，否则温度上不去，达不到热平衡，炼不出铜，没法生产。目前，我国有色冶金系统，常用的熔池熔炼炉配煤率为 5-7%，即 100 吨矿粉进去，要配上 5-7 吨煤。即便国际上先进日本三菱法、加拿大诺兰
3、达法等工艺，配煤率也要 4.8%或 3.4%。目前，我国使用的 11 种炼铜工艺技术全来自国外。如大冶有色金属公司，引进的是诺兰达法。煤一燃烧，自然排碳。要减少碳排放，于有色冶金领域，首要是降低配煤率。而今，方圆公司降到了零。且，更重要的是该公司的炼铜炉，采用的是国产技术，“咱们中国自己的知识产权”。“一开始，我们也没想到。”方圆公司董事长崔志祥介绍，起初，中国有色工程设计院蒋继穆设计师为方圆公司输送新型冶炼炉技术时，计划配煤率为2.4%。“试运行和生产过程中，通过对炉内结构、渣口、烟道、加料、氧枪等进行全方位、严格细致的设计计算和实验论证，进行了反复的研究改造，力争热损失最小，加料量 30
4、吨/时，炉内可达到热平衡，实现了完全自热熔炼，不用配煤。”方圆公司首席专家申殿邦说，这一重大科技突破，结束了熔池熔炼技术需要配煤的历史。不配煤，又不耽误冶炼，让炉体温度达到铜的熔点，方圆公司是如何做到的？原来，方圆公司用的是“氧气底吹”炉。 铜矿粉里，还含有铁、硫，为了让铁、硫燃烧，提供炉温，需要大量供给氧气。所谓“底吹”，是指供氧的氧枪，放在熔炼炉底部，氧气往上冒。相对而言，目前国际国内，大都采用的“氧气顶吹”或者“氧气侧吹”。矿粉从炉顶的入料口下来，由重力作用而下，“底吹”的好处，就是能让氧气与矿粉密切接触，利于燃烧，气、液、固三相强对流传热，充分反应，并最终实现无碳自热熔炼。而“顶吹”、
5、“侧吹”，氧气仅能接触到氧枪周围的矿粉，不能与矿粉密切接触。氧气低吹的冶炼方式，最早于 2001 年用于炼铅，并日渐普及。用于炼铜，2008 年投产的方圆公司二期工程则是首次。从顶吹、侧吹到底吹，仅是氧枪位置不同，难道别人就没想到？蒋继穆介绍，氧气底吹法炼铜最早由两位美国专家提出，在上世纪 70 年代末 80 年代初做过实验，而扩大实验时，因大量工程技术问题解决不了，宣告失败。中国有色金属冶炼专家蒋继穆等，1991 年于湖南水口山做氧气底吹法炼铜实验，获得成功。自此，这项达到国际先进水平、具有自主知识产权的铜熔炼新工艺诞生。然而在办工业实验成功后，为工艺找“婆家”却费尽周折，“从年产 3000
6、 吨粗铜的半工业实验扩大到年产 10 万吨风险极大”，一旦产业化失败，将是数亿元的损失，谁也不愿意冒风险。只到 2008 年，方圆公司愿意做“第一个吃螃蟹的人”。（）除“无碳”外，还具备哪些优势？不止能将碳排放降为零，方圆公司采用的这项技术，还具有噪音低、车间操作环境更好的优点。铜的回收率达到 98.5%，此外还更利于铜矿中伴生的贵金属的捕集，比其他方法捕集率高 1%-2%，达到 98%以上。为此，该技术被命名为“氧气底吹熔炼多金属捕集技术”。 配煤率到了零，减排甚至不排二氧化碳，于此同时，能源消耗情况是怎么的呢？“氧气从底部送入，上升过程与炉料反应，放出热量，热量是从内部加热熔体的，加上氧枪
7、配出的高速射流均匀搅拌，对流传热良好，热效率极高。”申殿邦介绍，再加上这种工艺可以应用较高的氧气浓度，离炉烟气量少，炉壁冷却保护，能源利用充分，从而消耗最低。数据显示，平均冶炼一吨铜总的过程中，日本三菱法需耗能 16.2 吉焦耳，诺兰达需要 14.3 吉焦耳，而方圆公司只需要 7.75 吉焦耳。此外，方圆公司的氧气底吹法炼铜，对原料适应性强，对矿粉品位要求较低，能处理复杂矿料，并且吃干榨尽。相反，国外引进的工艺不仅引进费用高达上亿美元，且原材料适应能力差，对矿粉品位要求较高，且不能实现多金属的综合提取。“现在，国际上低品位矿粉因需求量少，价格便宜，我们可以大量购进，从而降低成本。再加上能提取金
8、银等贵金属，运用这种技术，能提高资源利用率，增加企业经济效益，且能节能减排。”崔志祥说。“这种工艺还能大量节省氧枪成本。” 崔志祥拿出一个打火机做比方。底吹的方式，类似于正持打火机方式，火苗往上，外焰温度高，直接与矿粉接触，内焰温度低，利于保护氧枪不被高温灼烧破坏。而顶吹方式，类似倒持打火机，高温的外焰上飘，直接烧烤氧枪，“十天就要更新氧枪，换一次，直接间接费用“损失”（特别是因为更换氧枪导致停产，而造成的间接损失）就好比丢了一辆桑塔纳的钱”。侧吹与此类似。底吹的方式证明，“一年多过去了，现在氧枪还能用。” 按十天节省一批氧枪算，一年就节省 30 多辆桑塔纳的钱。鉴于“氧气底吹熔炼多金属捕集技
9、术”拥有如此优势，国务院已将这项技术作为“促进产业振兴的重点先进技术”，列入“十一五”国家科技支撑计划和有色金属振兴规划重点关键技术。科技部正着手向全国推广该工艺工程。而在中国有色金属报的评选中，这项技术在方圆公司的产业化成功入选“2009 年中国有色金属行业十大新闻”。（）推广价值如何？哥本哈根会议上，我国政府宣布到 2020 年，我国单位 GDP 的 CO2排放量要比 2005 年下降 40%-50%。这是一项艰巨的任务。对此，申殿邦说：“如果目前所有的熔炼炉都能做到不配煤，我国有色系统的减碳目标就能实现了，这是个巨大的贡献。”“氧气底吹熔炼多金属捕集技术”的设计研发者蒋继穆，对这项技术推
10、广极感兴趣：“拼上我这把老骨头，在我退出历史舞台之前，一定将技术完善好，并将它推广到全国乃至全世界，为中国有色金属行业振兴趟出一条新路子。” 今年 3 月份，刚从国外出差归来的蒋继穆，得知江西中条山有色集团有限公司专程到方圆公司考察“氧气底吹熔炼多金属捕集技术”的事情，拟在新投产的项目中引进这项技术时，他不顾疲倦，立即赶机来到公司，跟大家一起交流讨论起工艺技术。方圆公司采用这项工艺的产业化成功，引起了国内外有色金属公司的注意。除中条山集团外，江西、内蒙古等几家公司也表达了引进技术的兴趣。3 月 16日，与崔志祥会见时，瑞士矿业首席执行官也因该工艺“处理金矿、银矿、铜矿的能力非常强，用的原料非常
11、广”，而认为这“是世界上最先进的工艺技术”。目前，方圆公司计划在秘鲁、澳大利亚等国与当地矿业巨头合办企业，从而使这项公司普及到国外去。3 月 18 日至 19 日，中国有色金属工业协会二届五次理事会在北京召开。与会专家学者对“氧气底吹熔炼多金属捕集技术”表示热切关注，并充分肯定和赞扬。会上，中国有色金属工业协会铜部副主任赵波说：“截止 2009 年底，我国落后铜冶炼产能还有 30 万吨左右，能耗很高。它们普遍规模较小，以往普遍需要引进国外技术来进行产业改造。现在，我国具有自主知识产权的氧气底吹熔炼多金属捕集技术在东营方圆公司顺利投产，使此难题迎刃而解。”他认为，该项工艺为淘汰落后产能，产业升级改造提供了最佳的工艺选择，使2011 年底淘汰全部落后产能成为可能。申殿邦说：“我国的炼铜工艺一直受制于人，现在终于看到我们中国有了自己的炼铜工艺！大家要齐心协力，共同将这项技术推广出去，应用到咱们的铜冶炼工业中去，发挥它应有的作用。”
